В металлургии электролиз применяют для получения и очистки металлов. Например, электролизом водных растворов солей получают цинк, кадмий, марганец, никель, олово, железо. Этот метод широко используют для получения металлов высокой степени чистоты путем электролитической очистки технических металлов. Электролизом расплавов соединений получают алюминий, магний, натрий, кальций и другие металлыIn metallurgy, electrolysis is used to obtain and purify metals. For example, zinc, cadmium, manganese, nickel, tin, and iron are obtained by electrolysis of aqueous solutions of salts. This method is widely used to obtain metals of high purity by electrolytic purification of technical metals. Aluminum, magnesium, sodium, calcium and other metals are obtained by electrolysis of molten compounds
В цветной металлургии широко применяются технологии получения металлов с помощью электролиза. Пропусканием тока через электролит получают Al из глинозема, Ti из титановой губки, Mg, Cd и другие. Электролиз применяют также для рафинирования металлов (Cu, Ni, Zn). Предприятия электролиза относятся к массовому типу. Организация основного производства при рафинировании меди рассматривается на примере цеха электролиза ОАО "Уралэлектромедь". Процесс ведется в ваннах, заполненных электролитом (раствором серной кислоты). При пропускании электрического тока медь анода переходит на катод. Для этого между анодами подвешиваются листы рафинированной медной катодной основы.In non-ferrous metallurgy, technologies for producing metals using electrolysis are widely used. By passing a current through an electrolyte, Al is obtained from alumina, Ti from a titanium sponge, Mg, Cd and others. Electrolysis is also used for refining metals (Cu, Ni, Zn). Electrolysis plants are of the mass type. The organization of the main production in the refining of copper is considered on the example of the electrolysis shop of OJSC "Uralelectromed". The process is carried out in baths filled with electrolyte (sulfuric acid solution). When an electric current is passed, the copper of the anode is transferred to the cathode. For this, sheets of a refined copper cathode base are suspended between the anodes.
Как известно при электролизе затрачиваемой энергией для получения, например, меди является электрический энергетический поток определяемой выражением W=CU2/2. Как видим при электролизе, прямое участие тока исключается. Ток проходит через электролит в виду электропроводности электролита. Электролит нагревается, что приводит к увеличению броуновского движения. Одновременно происходит ориентация диполей воды вдоль направления поля, что приводит за счет тепловой энергии к ослаблению атомных связей в молекуле и ее разделению на ионы за счет энергии электрического поля. Поэтому видим, что для разложения, например, пара требуется значительное увеличение напряжения.As is known in the electrolysis of energy expended to obtain, for example, copper is an electrical energy flow is determined by the expression W = CU 2/2. As we see during electrolysis, the direct participation of the current is excluded. The current flows through the electrolyte due to the electrical conductivity of the electrolyte. The electrolyte heats up, which leads to an increase in Brownian motion. At the same time, the orientation of the water dipoles along the direction of the field occurs, which, due to thermal energy, leads to weakening of atomic bonds in the molecule and its separation into ions due to the energy of the electric field. Therefore, we see that for decomposition, for example, steam requires a significant increase in voltage.
Задачей изобретения является увеличение электрической энергии при электролизе за счет магнитной энергии, что приводит к значительному увеличению производительности рафинирования, например меди.The objective of the invention is to increase electrical energy during electrolysis due to magnetic energy, which leads to a significant increase in the productivity of refining, for example, copper.
На фиг. 1 изображено устройство для рафинирования, например, меди. Оно содержит емкость 16 с объемом 1, заполненным электролитом, магнитопровод 2 с полюсными наконечниками 10. Находящаяся в воде часть магнитопровода с целью исключения загрязнения электролита и с целью увеличения мощности электрической энергии изолирована сополимером. Магнитопровод, см. схему фиг 2, содержит две первичные катушки 4 и 5. Причем катушка 4 имеет левостороннюю проволочную накрутку а катушка 5 правостороннюю. Катушки могут располагаться коаксиально и подключены параллельно к источнику постоянного импульсного напряжения так, чтобы их вектора магнитного поля Н согласно правилу правоходового винта имели по магнитопроводу одностороннее направление. Согласно закону Лиссажу получаем сложение электрических колебаний одинаковых частот двух катушек с образованием в плоскости х, у фигур Лиссажу, представляющих между собой эллипсы с различным эксцентриситетом (включая прямую и окружность). Однако электроэнергия как объемная величина не может распространяться плоскостным путем. Поэтому в нашем случае получаем эллипсоидное линейное замкнутое одностороннее распространение энергии в магнитопроводе и электролите. Нагрузкой вторичной катушки 6 трансформатора является катушка положительной обратной связи 7 энергия которой на основании принципа суперпозиции складывается с энергией основного магнитного потока. Значительная эффективность разложения воды электрическим полем, согласно предлагаемого способа, в сравнении с разложением магнитным полем объясняется тем, что при 50-герцовой частоте синусоидального тока длина положительного импульса составит 3000 км., который обойдет по магнитопроводу, а значит и через электролит миллионы раз, в сравнении одноразового прохода электрическим полем при конденсаторной нагрузке. Таким образом, при использовании вместо одной первичной катушки электромагнита двух параллельно включенных катушек с противоположными проволочными накрутками и когда нагрузкой вторичной катушки магнитопровода является катушка положительной обратной связи, при условии направления вектора магнитной напряженности в одну сторону получаем преобразование энергии магнитного поля в энергию электрического поля повышенной плотности. Импульсно выпрямленное напряжение от вторичной катушки 6 через конденсатор 13 подается на медные параллельно расположенные между полюсными наконечниками пластины 11 и 12, между которыми происходит рафинирование меди или в зависимости от состава электролита электролиз других металлов. Отработанный электролит удаляется через отверстие 3, а свежий заполняется через отверстие 9. Уровень заполнения электролитом емкости через отверстие 9 может контролироваться прозрачной трубкой 26, служащей для определения заполнения и контроля электролита в емкости 1.FIG. 1 shows a device for refining, for example, copper. It contains a container 16 with a volume of 1 filled with electrolyte, a magnetic circuit 2 with pole tips 10. The part of the magnetic circuit located in the water is insulated with a copolymer in order to avoid electrolyte contamination and to increase the power of electrical energy. The magnetic circuit, see the diagram of Fig. 2, contains two primary coils 4 and 5. Moreover, the coil 4 has a left-side wire wrap and the coil 5 has a right-side one. The coils can be arranged coaxially and connected in parallel to a constant impulse voltage source so that their magnetic field vectors H, according to the rule of the right-hand screw, have a one-way direction along the magnetic circuit. According to Lissajous's law, we obtain the addition of electrical oscillations of the same frequencies of two coils with the formation in the x-plane of Lissajous figures, which are ellipses with different eccentricities between themselves (including a straight line and a circle). However, electricity as a volumetric quantity cannot propagate in a plane way. Therefore, in our case, we obtain an ellipsoidal linear closed one-sided propagation of energy in the magnetic circuit and electrolyte. The load of the secondary coil 6 of the transformer is a positive feedback coil 7, the energy of which, based on the principle of superposition, is added to the energy of the main magnetic flux. The significant efficiency of the decomposition of water by an electric field, according to the proposed method, in comparison with decomposition by a magnetic field, is explained by the fact that at a 50-Hz frequency of a sinusoidal current, the length of a positive pulse will be 3000 km, which will bypass the magnetic circuit, and therefore through the electrolyte millions of times, in comparing a one-time pass by an electric field with a capacitor load. Thus, when using instead of one primary coil of an electromagnet two coils connected in parallel with opposite wire wraps and when the load of the secondary coil of the magnetic circuit is a positive feedback coil, provided that the vector of magnetic intensity is directed in one direction, we obtain the transformation of the energy of the magnetic field into the energy of an electric field of increased density ... The pulse rectified voltage from the secondary coil 6 through the capacitor 13 is fed to the copper plates 11 and 12 located in parallel between the pole pieces, between which the copper is refined or, depending on the electrolyte composition, the electrolysis of other metals. Waste electrolyte is removed through hole 3, and fresh electrolyte is filled through hole 9. The level of filling the container with electrolyte through hole 9 can be controlled by a transparent tube 26, which serves to determine the filling and control of the electrolyte in container 1.
